KR101156659B1 - 분리 가능한 래크가 달린 리니어 레일래크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리니어 레일래크에 관한 것으로, 기존에는 리니어 레일과 래크가 한 몸으로 되어 분리가 되지 않는 일체형이었기에 래크의 기어 피치를 맞출 때 래크를 기준으로 하는 수 밖에 없었고 이는 리니어 레일과 리니어 레일 사이에 틈이 잔존하는 원인이었으며 결국은 리니어 레일 위를 슬라이딩 하는 블록과 리니어 레일사이에 마찰이 일어나 리니어 레일과 블록 모두의 수명이 단축되며 래크만의 기어가공이 힘든 문제가 존재하였다. 이러한 문제를 극복하고자 본 발명은 리니어 레일과 래크를 분리 할 수 있도록 함으로써 리니어 레일끼리 길이방향으로 먼저 설치 후 이를 기준으로 래크를 상기 리니어 레일과 나란히 나사체결 함으로써 기존 리니어 레일의 틈을 없앨 수 있었고 또한 래크만을 따로 떼어내어 그 치형을 헬리컬 형으로 연삭(Grinding)가공이 용이하도록 하여 결과적으로 종래 리니어 레일래크에 비하여 작업의 정숙도,정밀도,부품간의 수명연장 등의 효과를 가져오게 되었다. 또한 블록의 구조를 상기 리니어 레일과 볼구름 접촉을 세 개소로 하여 상기 효과를 보다 향상시킬 수 있도록 하였다.

Description

분리 가능한 래크가 달린 리니어 레일래크{A linear rail-rack in use with separable rack-gear}

본 발명은 리니어 레일래크의 구조에 관한 것이다.

도7에서 보듯이 종래의 리니어 레일래크(60)는 리니어 레일과 래크가 한 몸으로 되어 있어 분리할 수 없었다. 고로 복수 개의 리니어 레일래크를 길이 방향으로 이을 때 래크에 나 있는 기어의 피치(62)를 맞추는 과정에서 도8에서 처럼 리니어 레일간 틈(61)이 발생하였다.

왜냐하면,상기 래크에 있는 기어를 피니언 기어와 자연스레 맞물릴 수 있도록 하기 위해서는 래크 기어의 피치가 일정해야 하는 바, 복수개의 리니어 레일래크(60)의 길이방향으로의 끝단과 끝단을 이을때 상기 기어의 피치와 동일하게 잇는 것이 매우 어렵기 때문이다.

이는 각 리니어 레일래크(60)를 가공시 발생할 수 있는 오차, 혹은 설치시 발생가능한 오차로부터도 쉽게 짐작할 수 있다.

이처럼, 기존의 일체형이던 리니어 레일래크(60)는 상기 단점을 내재하고 있었던 것이다.

이 때문에 레일 위를 슬라이딩하는 기존블록(50)과 리니어 레일간 틈(61)간의 마찰이 발생하여 레일과 블록 모두 수명이 단축되는 문제가 있었다.

또한 레일과 래크가 일체형이기 때문에 래크의 치형을 연삭(Grinding)가공하기가 곤란하였다. 따라서 치형을 헬리컬 기어로의 가공이 어려워 도8에서처럼 평기어로 흔히 가공하여 사용하였고 이는 피니언과 맞물릴 때 기어소음이 많이 나는 단점을 가지고 있었다.

그리고, 도7에서처럼 리니어 레일 위를 슬라이딩하는 기존블록(50)은 레일과의 볼구름 접촉부(51.52)가 두 개 소에 불과하였다. 따라서 블록이 하중을 받을 때 하중이 집중되고 또한 레일의 길이방향의 횡방향으로 힘을 받을 때에는 모멘트가 발생하여 작업의 정밀도가 저하되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은, 상기 문제를 해결하고자 리니어 레일간 틈(61)을 없애 블록과 리니어 레일의 수명을 연장하고 래크의 기어 치형을 헬리컬로 하여 기어에서 나는 소음을 개선하고자 한다. 또한 블록과 레일간 볼구름 접촉부를 두 개소에서 세 개 소로 증가함으로써 하중을 분산시키고 블록이 레일의 길이와 횡방향으로 힘을 받을 때 발생하는 모멘트를 줄여 작업의 정밀도를 높이려는데 그 목적이 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위해 본 발명의 리니어 레일래크는,

윗면에 수직하고 아래면 방향으로 관통하는 수나사구멍a(22)과 상기 수나사 구멍a(22)과 직교하되 상기 수나사 구멍a(22)과 관통하지 않고 옆면을 관통하는 수나사구멍b(21)을 여럿 포함하는 리니어 레일(20);

상기 리니어 레일의 옆면과 나란하게 결합되도록 기어 반대면(37)에 암나사구멍(31)이 형성되어 있고, 상기 리니어 레일과 분리되어 있는 래크(30);

상기 리니어 레일(20)의 옆면과 상기 래크의 기어 반대면(37)이 맞닿은 상태에서 체결할 수 있도록 상기 수나사구멍b(21)에 삽입되는 수나사;

로 구성된다.

바람직하게는 상기 리니어 레일은 볼 전동홈b(23), 볼 전동홈c(27), 가이드a(28), 가이드b(29)가 각각 좌우 대칭 대칭형 리니어 레일일 수 있으며, 래크의 치형을 헬리컬로 하여 상기 언급한대로 리니어 레일에 체결할 수도 있다.

이 때 리니어 레일 위를 슬라이딩 하는 블록(10)은 도5에서처럼 리니어 레일과 블록간에 볼 구름 접촉부(19)가 세 개소인 것이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명은, 종래의 일체형 리니어 레일래크(60)의 문제점인 리니어 레일간 틈(61)을 없앰으로써 블록(10)과 리니어 레일(20)의 수명을 연장할 수 있으며, 분리가 가능한 래크의 치형을 헬리컬로 함으로써 기어 소음을 줄일 수 있다. 또한 블록(10)의 볼 구름 접촉부(19)를 세 곳으로 함으로써 리니어 레일의 길이방향과 횡방향의 힘이 블록(10)에 작용할 때 모멘트가 감소하여 보다 정교한 작업이 가능해진다.

도1은 리니어 레일과 래크를 체결하고 상기 레일 위에 블록을 결합한 모습의 사시도
도2는 리니어 레일과 래크의 체결전 사시도
도3은 리니어 레일의 측면도
도4는 도1의 측면도
도5는 나란하게 결합위치해 있는 리니어 레일래크의 레일 위로 블록(10)의 단면이 올려진 모습의 측면도
도6은 분리형 리니어 레일래크의 체결된 모습의 정면도
도7은 기존 일체형 리니어 레일래크에 기존 블록이 결합된 모습의 측면도
도8은 기존 일체형 리니어 레일래크과 일체형 리니어 레일래크가 설치된 모습의 정면도

이상과 같은 본 발명의 작용을 첨부한 도면을 근거로 살펴보기로 한다.

도1은 리니어 레일(20)과 레크(30)가 나란하게 체결되고 리니어 레일(20)위로 블록(10)이 결합된 모습이다.

우선 도2와 도3을 보면서 각 구성부에 대해 설명한다.

도2 에서는 체결 전의 리니어 레일(20)과 래크(30)의 모습이 나타나 있다. 먼저 도2 에서 리니어 레일(20)을 보면 윗면(24)에서 밑면(25)방향으로 수나사 구멍a(22)이 리니어 레일(20)의 길이 방향을 따라 여럿 나 있다.

또한 윗면(24)에 평행하고 좌측 옆면으로 부터 우측 옆면으로 수나사 구멍b(21)이 리니어 레일(20)의 길이 방향을 따라 리니어 레일(20)의 중심으로 부터 조금 아래 떨어진 곳에 여럿 나 있다.

상기 수나사 구멍a(22)과 수나사 구멍b(21)은 모두 상기 리니어 레일(20)을 관통하지만 상기 수나사 구멍a(22)과 수나사 구멍b(21)은 서로 교차하지는 않는 구조이다.

보다 상세하게는 도3을 같이 보면서 설명하면, 리니어 레일(20)의 외곽 테두리는 윗면의 중심을 기준으로 볼때 볼 전동홈b(23), 볼 전동홈c(27), 가이드a(28), 가이드b(29)가 각각 좌우 대칭형이다.

편평한 윗면에서 옆면으로 내려오면서 리니어 레일(20)의 좌측 상단에 리니어 레일(20)의 중심방향으로 오목하게 들어간 볼 전동홈b(23)가 있고;

그 아래로 수직하게 짧은 직선으로 떨어지는 가이드a(28)가 형성되며;

다시 우측상향으로 오목하게 들어간 볼 전동홈c(27)이 형성된다.

그 아래로 다시 수직으로 곧게 떨어지되 사기 가이드a(28)보다 리니어 레일의 중심에 더 가까이 위치하고 리니어 레일 길이방향으로 형성된 가이드b(29);

상기 가이드b(29)에서 좌측아래로 직선으로 떨어지며 다시 수직으로 내려와서 밑면(25)과 만난다. 밑면(25)의 왼쪽에는 윗방향으로 작게 옴폭 패인 형상이 있고 오른쪽은 편평하며 가운데는 편평하되 위로 조금 들어가 있는 형상을 하고 있다.

리니어 레일(20)의 내부에는 점선으로 수나사 구멍a(22)이 표현되어 있으며, 실선으로 수나사 구멍b(21)가 나타나 있다.

다음으로 도1과 도4를 참조하되 도2을 중심으로 래크를 설명하면, 일단 외형을 살펴보면, 우측으로 평기어로 된 기어(33)가 래크의 길이 방향으로 일정한 간격으로 늘어서 있고, 기어 반대면(37)에는 리니어 레일과 체결될 수 있도록 암나사 구멍(31)이 래크의 길이 방향을 따라 여럿 나 있다.

상기 암나사 구멍(31)은 기어 반대면(37)으로부터 기어(33)방향으로 나되 관통하지는 않는다.

기어 반대면(37)의 윗쪽 끝단에는 래크 윗면(34)이 수평방향으로 길게 나 있고 상기 기어(33)의 측면인 기어측면(35)보다는 조금 낮게끔 래크 경사부(36)로 연결된다. 이는 상기 리니어 레일(20)위를 슬라이딩 하는 블록(10)의 엔드플레이트(11)가 지나갈 수 있는 공간을 확보하기 위함이다.

상기 기어 반대면(37)의 아래쪽 끝단에는 상기 래크 윗면(34)과 평행한 방향으로 래크 밑면(32)이 형성되는데 래크 밑면(32)의 가운데 부분은 상기 언급한 리니어 레일(20)의 밑면(25)의 가운데 부분과 유사한 모습으로 윗쪽으로 조금 들어가 있다.

도4에서 래크(30)의 내부를 보면, 기어 반대면(37)에서 기어(33)가 있는 방향으로 래크윗면(34)과 래크밑면(32)과 평행하되, 관통하지는 않는 암나사 구멍(31)이 형성되어 있다.

마지막으로 도1과 도5를 참조하되 도4를 중심으로 블록(10)의 주요 형상에 대하여 설명한다.

먼저 외형을 살펴보면, 도1에서 블록(10)의 윗면은 직사각형 모양으로 되어 있되 도4에서 보듯 블록(10)의 엔드플레이트(11)의 우측끝단이 상기 래크 경사부(36)에 이르지 않고 래크 윗면(34) 위로 띄워져 있다.

상기 블록(10)은 상기 리니어 레일(20)을 슬라이딩 할 수 있도록 볼 구름 접촉부(19)를 세 곳 가지는데, 이는 상기 리니어 레일의 볼 전동홈a(26),볼 전동홈b(23),볼 전동홈c(27)와 각각 대응된다.

그리하여 상기 리니어 레일(20)의 길이방향에 횡방향의 힘이 상기 블록(10)에 작용시 볼 전동홈b(23)와 볼 전동홈c(27)에서 모멘트 발생을 상쇄시킬 수 있게된다.

상기 블록의 자세한 구조 및 설명은 다음에 적시한 종래기술을 참조로 대체 한다. 다만, 도5에서처럼 볼 구름 접촉부(19)가 세 개 소인 것을 특징으로 한다. 따라서 도5에서 보듯, 블록(10)에 리니어 레일(20) 길이방향의 횡방향으로 하중이 걸릴 때 볼 전동홈b(23)와 볼 전동홈c(27)에서 동시에 지지되어 모멘트 발생이 줄어든다.

또한 하중이 분산됨으로서 작업시 보다 안정적이고 정밀한 작업이 가능하여 진다.

(등록특허 10-0496892)

이하, 본 발명의 바람직한 설치예를 도6와 도8을 비교하되 도2을 중심으로 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도2에서 수나사를 이용하여 리이어 레일(20)의 수나사 구멍a(22)에 끼운다. 이는 상기 리니어 레일(20)을 설치 장소에 고정하기 위함이다.

다음으로 리니어 레일끼리 길이 방향으로 잇되 도8에서처럼 리니어 레일(20)과 리니어 레일(20) 사이에 틈(61)이 없도록 상기 언급한 방법과 동일하게 설치한다.

이로써 복수개의 리니어 레일(20)을 길이 방향으로 이을 때 틈(61)이 형성되지 않아 블록(10)이 리니어 레일 위를 슬라이딩할 때 마찰이 줄어들고 리니어 레일(20)과 블록(10)의 수명이 연장되는 효과를 가져올 수 있다.

다음으로 상기 길이방향으로 연결된 리니어 레일을 기준으로 하여 래크(30)를 체결하는데, 자세하게는 다음과 같다.

도2에서 수나사를 이용하여 상기 리니어 레일(20)의 수나사 구멍b(21)을 통과 시키고 상기 래크(30)의 암나사 구멍(31)에 나사체결한다. 즉, 미리 연결시켜 둔 리니어 레일을 기준으로 하여 래크(30)를 체결하면서 래크의 기어(33)의 피치를 조절할 수 있게 된다.

이로써 본 발명의 핵심인 분리형의 리니어 레일래크가 완성된다.

이 때 래크(30)를 따로 떼어내어 그 치형으로 평기어가 아닌 헬리컬 형태로 연삭(Grinding)가공 할 수 있고, 상기 헬리컬 형태로 가공한 래크를 상기 언급한 바와 동일한 방법으로 상기 리니어 레일(20)에 나사체결하여 사용하는 것도 바람직하다. 왜냐하면 헬리컬 기어는 평기어에 비해 작업시 소음이 적고 기어면 끼리 접촉하는 면적이 넓어 보다 큰 힘 전달이 가능해지는 장점이 있기 때문이다.

끝으로, 도5에서 상기 리니어 레일(20)의 볼 전동홈a(26), 볼 전동홈b(23),볼 전동홈c(27)와 상기 블록(10)의 볼 구름 접촉부(19)가 대응되도록 블록(10)을 리니어 레일(20)에서 슬라이딩 할 수 있게 끼운다.

볼 구름 접촉부(19)
리니어 레일(20)
수나사 구멍b(21)
수나사 구멍a(22)
볼 전동홈b(23)
볼 전동홈a(26)
볼 전동홈c(27)
가이드a(28)
가이드b(29)
래크(30)
암나사 구멍(31)
기어(33)
래크 윗면(34)
기어측면(35)
기어 반대면(37)
기존블록(50)
레일간 틈(61)

Claims (3)

1. 윗면에 수직하고 아래면 방향으로 관통하는 수나사구멍a과 상기 수나사 구멍a과 직교하되 상기 수나사 구멍a과 관통하지 않고 옆면을 관통하는 수나사구멍b을 여럿 포함하는 리니어 레일;
   상기 리니어 레일의 옆면과 나란하게 결합되도록 기어 반대면에 암나사구멍이 형성되어 있고, 상기 리니어 레일과 분리되어 있는 래크;
   상기 리니어 레일의 옆면과 상기 래크의 기어 반대면이 맞닿은 상태에서 체결할 수 있도록 상기 수나사구멍b에 삽입되는 수나사;
   를 포함하는 리니어 레일래크.
2. 청구항1에 있어서, 상기 리니어 레일은,
   상기 리니어 레일의 상단부로부터 연장되면서 상기 리니어 레일의 중심방향으로 오목하게 형성된 볼 전동홈b;
   상기 볼 전동홈b에서 하부로 수직하게 연장되는 가이드a;
   상기 가이드a에서 연장되면서 상기 리니어 레일의 중심방향으로 오목하게 형성된 볼 전동홈c;
   상기 볼 전동홈c에서 하부로 수직하게 연장되는 가이드b;
   를 포함하되,
   상기 볼 전동홈b와 상기 가이드a와 상기 볼 전동홈c와 상기 가이드b는 각각 상기 리니어 레일의 중심을 기준하여 좌우 대칭인 리니어 레일래크.
3. 청구항1 또는 청구항2에 있어서, 래크는 치형이 헬리컬로 된 리니어 레일래크.

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